Накладка к рельсам для соединения их в стыке

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2318945
Дата публикации: 
Понедельник, Март 10, 2008
Начало действия патента: 
Понедельник, Июнь 26, 2006

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к усовершенствованию конструкции стыкового соединения рельсов, и может быть использовано в устройствах с направляющими качения. Накладка к рельсам для соединения их в стыке содержит верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтовых соединений. Накладка выполнена криволинейной вдоль продольной оси, например, в виде сектора кругового кольца, с величиной кривизны в пределах упругой деформации, достаточной для обеспечения контактирования головок накладки с шейками, головками и подошвами рельсов под нагрузкой от болтовых соединений. Отверстия под стержни болтов выполнены овальными с большой осью вдоль продольной оси накладки, а отверстия у стыка рельсов сообщены сквозной прорезью. Технический результат заключается в снижении динамических нагрузок в рельсовых стыках и повышении эксплуатационной надежности железнодорожного пути. 3 ил.


Изобретение относится к области машиностроения, в частности к усовершенствованию конструкции стыкового соединения рельсов, и может быть использовано в устройствах с направляющими качения.

Известны накладки двухголовые к железнодорожным рельсам (ГОСТ 8193-73. Накладки двухголовые к рельсам типов Р65 и Р75). Накладка размещается в пазухе рельсов. Шейки накладок стягиваются болтовыми соединениями, при этом усилия от затяжки стыковых болтов передаются головкам, которые создают вертикальное растяжение шеек рельсов. При прохождении колесом рельсового стыка эти усилия складываются с ударными нагрузками, что приводит к усталостному разрыву шеек рельсов около болтовых отверстий у стыка.

Известны стыковые накладки с шарнирным опиранием одной головки на верхнюю часть рельсовой шейки и контактированием основания другой головки с наклонным верхом подошвы рельса. Такое устройство накладки уменьшает величину монтажных напряжений в шейке рельса, что способствует снижению частоты разрывов шейки рельсов (Путь и безопасность движения поездов / В.И.Болотин и др. Под ред. В.Я.Шульги. М.: Транспорт, 1994. С.69). Однако такое устройство накладок не обеспечивает прямолинейность в допустимых пределах концов рельсов в их стыке при нагрузках в условиях эксплуатации железнодорожного пути. Прогнутость концов рельсов приводит к разрушению головок рельсов в месте стыка, к усталостному разрыву шеек рельсов. Эти дефекты в рельсах особенно проявляются с ростом скорости движения подвижного состава из-за увеличения динамических нагрузок при проходе колесом встречной ступеньки - стыковой впадины (Железнодорожный путь и подвижной состав для высоких скоростей движения / Золотарский А.Ф. и др. Под ред. М.А.Чернышева. М.: Транспорт, 1964. С.96-101).

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении динамических нагрузок в рельсовых стыках и повышении эксплуатационной надежности железнодорожного пути.

Указанный технический результат достигается тем, что накладка к рельсам для соединения их в стыке, содержащая верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтовых соединений, выполнена криволинейной вдоль продольной оси, например, в виде сектора кругового кольца, с величиной кривизны в пределах упругой деформации, достаточной для обеспечения контактирования головок накладки с шейками, головками и подошвами рельсов под нагрузкой от болтовых соединений, при этом отверстия под стержни болтов выполнены овальными с большой осью вдоль продольной оси накладки, а отверстия у стыка рельсов сообщены сквозной прорезью.

На фиг.1 изображен вид накладки с отверстиями под болты и прорезью в шейке накладки между отверстиями; на фиг.2 - продольное сечение через оси отверстий в накладке; на фиг.3 - поперечное сечение накладок в стыке рельсов.

Стыковая накладка включает головки 1 и 2, шейку 3 с отверстиями 4 и 5 под болты. Сквозная прорезь 6 в шейке соединяет отверстия 5 под болтовые соединения в месте стыка рельсов. Накладка выполнена криволинейной вдоль продольной оси 7, например, в виде сектора кругового кольца.

При установке накладок в пазухе рельсов головки накладок контактируют с шейками, головками и подошвами рельсов только в области их стыка (зона А). Затем производится последовательная затяжка стыковых болтов в отверстиях 4 (зоны Б и В) до сближения головок накладок с соответствующими поверхностями рельсов и последующая затяжка болтов в отверстиях 5 (зоны Г и Д). Выполнение отверстий под стержни болтов овальными с большой осью вдоль продольной оси накладки позволяет производить последовательную затяжку болтовых соединений, что обеспечивает плотное прилегание поверхностей головок накладок с шейками, головками и подошвами рельсов, а усилие от затяжки болтов и упругой деформации криволинейных накладок в виде секторов круговых колец в основном передается на горизонтальное сжатие шеек рельсов в верхней части у головок в зоне концов рельсов.

При прохождении колеса по стыковой впадине давление от повышенного горизонтального сжатия шеек рельсов накладками в зоне их стыка позволяет снизить отклонение консолей рельсов от прямолинейности, а прорези в накладках между болтовыми соединениями у стыка - уменьшить динамическое воздействие на стык из-за постепенного вертикального деформирования сопряжения «головки накладок - шейки рельсов», т.е. обеспечить более плавное прохождение стыка.

Предложенное устройство накладки уменьшает вертикальные усталостные разрывы в шейках рельсов, повышает сопротивление стыков перемещению рельсов, снижает влияние релаксационных явлений на работоспособность резьбовых соединений стыка.

Формула изобретения

Накладка к рельсам для соединения их в стыке, содержащая верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтовых соединений, отличающаяся тем, что выполнена криволинейной вдоль продольной оси, например в виде сектора кругового кольца, с величиной кривизны в пределах упругой деформации, достаточной для обеспечения контактирования головок накладки с шейками, головками и подошвами рельсов под нагрузкой от болтовых соединений, при этом отверстия под стержни болтов выполнены овальными с большой осью вдоль продольной оси накладки, а отверстия у стыка рельсов сообщены сквозной прорезью.